淺談如何提高縣級電網功率因數——從桐柏電網提高功率因數談起
隨著經濟的日益發(fā)展，電力需求不斷提高，現代用電企業(yè)中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。功率因數是決定發(fā)供電系統(tǒng)經濟效益的一個極為重要的因素，它直接反映了系統(tǒng)中有功功率與無功功率的分配 ，對于發(fā)供電系統(tǒng)來說， 對負荷不但要求有高的負荷率，而且也要求有高的功率因數 。
根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》5.9規(guī)定， 電力用戶的功率因數應達到下列規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.90以上，躉售和農業(yè)用電，功率因數為0.80以上。
我局位于南陽電網的末端，負荷類型多為礦山、化工和農電為主。根據我局2008年的統(tǒng)計分析，桐柏電網的功率因數平均只為0.85，雖然能滿足農業(yè)用電的需要，但對于高壓供電的工業(yè)用戶來說顯然達不到要求，離我局真正成為省級*供電企業(yè)還有不小的差距，*：無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數，降低能耗，改善電網電壓質量.
一、 原因分析
為配合我局爭創(chuàng)“*”供電企業(yè)，使其達到*縣供電企業(yè)對電網硬件的標準和要求，我局陸續(xù)新建或改建了12個變電站為綜合自動化站，達到了無人值班變電站的要求。全部設備達到“五遙”功能，調度能實現遠方對變電站設備進行遙控操作，各項數據能實現實時遙測，調度自動化也順利通過了省級調度自動化驗收，這為我們制定出切實符合我局實際情況的方案并順利組織實施并達到設定的目標奠定了堅實的基礎。
我局在未進行綜自改造前，變電站無功調壓投切電容器實時性差，變電站人員主要根據顯示的電壓手動執(zhí)行投切電容器。由于負荷受時段負荷波動的影響，導致電網電壓偏移幅度增加，要求調節(jié)的實時性較大。而大部分變電站無功平衡的自動控制未完善，自動化程度差，無法實現對無功電壓進行實時調節(jié)，導致功率因數偏低。綜合分析看來，造成電網功率因數低的主要原因是：
1、變電站未裝設功率因數表或功率因數表不準確；
2、電壓過高或過低時沒有相應的提示信號；
3、補償無功方法只是投退電容，沒有根據負荷潮流變化、母線電壓、有功、無功功率和功率因數的變化等諸多因素合理安排電容器的投切；
4 人員實時監(jiān)控電壓變化時效性差。
二、制定方案
提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。為了zui大限度地減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配置，應按照總體平衡與局部平衡相結合、集中補償與分散補償相結合，降損與調壓相結合的原則，實現就地補償，就地平衡。各變電站的功率因數調度要隨時掌握，根據《電壓無功技術導則》按照無功電力分層就地平衡的原則，無功補償容量配置應達到主變壓器容量的10%-30%。供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數造成很大的影響，當人員注意到電壓不合格，采取調壓措施，實施電容投切時，往往電壓已經在不合格范圍內運行了一段時間，無法實現動態(tài)無功調壓，應該把各站母線電壓控制在合格范圍內，把功率因數和無功功率相配合投退電容，解決以前存在投上過補，切下欠補的問題。同時對于10KV線路電容器，我們要求有關部門全部投入，以盡量達到無功就地補償的要求。
三、組織實施
在我局新建或改建的12個綜合自動化變電站工程中，把各綜自變電站各段母線電壓、各回路電流、有功功率、無功功率、各站電容器無功補償功率和主變高、中、低壓側功率因數等主要數據通過光纖全部上傳至調度的一次系統(tǒng)圖中，各項數據能實現實時遙測，充分發(fā)揮調度自動化的“五遙”功能，實現遠方對變電站電容器遙控投切，為確保各站母線電壓控制在合格范圍內（10kv用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的±7%，35kv電壓變動幅度，應不大于系統(tǒng)額定電壓的10%），調度自動化設置了母線電壓不合格語音報警，當電壓過高或過低時提醒值班調度員注意。我們根據各變電站負荷潮流變化、母線電壓、有功、無功功率和功率因數的變化等諸多因素合理安排電容器的投切（如表所示），防止欠補或過補現象的發(fā)生，變電站主變壓器的有載調壓經濟效果首先建立在電網無功就地平衡的基礎上，經濟調壓切實做到先合理投切電容器組，后適當調整主變分接頭，合理調整變壓器分接頭，以達到功率因數和電壓的平衡。采用“逆調壓”的方法合理調節(jié)變壓器檔位，當電網負荷高峰時，調整有載調壓開關分接頭位置，把母線電壓提高到10.5kV左右；在低谷時把母線電壓調低到10.2kV左右，這樣就可以把電壓波動范圍控制在2-5%之間，不僅保證了母線電壓，而且也保證了10kV配電線路末段和配變二次出口電壓在合格范圍。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統(tǒng)的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態(tài)。有兩臺主變的變電所，由于變壓器之間技術特性存在差別，以及變壓器的有功損耗和無功損耗是隨著負荷成非線性變化的，經過計算，我們將變壓器經濟運行方式的臨界運行區(qū)確定下來，調度值班員密切注意負荷變化，隨時調整變壓器的運行方式，將電網上變壓器的損耗降至zui低。經過以上的措施，即保證了35kV、10kV母線的電壓合格率，降低了網損，又使主變高壓側功率因數均在0.95左右。
電壓和無功與電容器的配置表
序號 電網電壓與無功的狀況 電容投切
1 電壓無功合格，穩(wěn)定工作區(qū) 不調節(jié)
2 電壓偏高，無功平衡 強切電容
3 電壓偏高、無功偏少 強切電容
4 電壓合格，無功偏少 投電容
5 電壓偏低、無功偏少 投電容
6 電壓偏低，無功平衡 強投電容。
7 電壓偏低，無功偏多 強投電容
8 電壓合格，無功偏多 切電容
9 電壓偏高，無功偏多 切電容。
10 電壓過低， 投電容。
11 電壓過高 切電容
四、效果檢查
根據方案從2009年3月到12月將近一年的實施情況來看，效果還是很顯著的，據有關的統(tǒng)計數據表明，電網的平均功率因數已由以前的0.85提高到0.95，達到預期效果。對桐柏電網的貢獻表現為：
1、 提高設備的利用率。
對于原有供電設備來講，在同樣有功功率下，因功率因數的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經過的變壓器、開關和導線等供配電設備都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要。
2、降低系統(tǒng)的能耗
我們通過計算：補償前后線路傳送的有功功率不變，當功率因數從0.70～0.85提高到0.95時，可求得有功損耗將降低20%～36%。我們曾在試點線路做過測試，10KV線路功率因數為0.85時，線路電流為40A，當線路功率因數達到0.95時，線路電流為相同值時，線損降為原來的0.649倍，即降損在三分之一，效果明顯。
3、改善電壓質量。
變電站母線電壓合格率都是100%，合理補償無功功率，有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。
